Automatizace procesů (MAUP) vstupy, výstupy, připojení snímačů, problematika rušení Obsah přednášky Způsoby připojení klasických snímačů k PLC Metody potlačení interferenčních rušení MAUP 2008

Blokové schéma měřicího řetězce Výstupní signál čidla: Změna odporu Změna kapacity Změna indukčnosti Napětí Proud Náboj Výstupní signál snímače: Bez úpravy Napětí 10 V Proud 4-20 mA Frekvence, PWM AM, FM modulace digitální signál, sběrnice MAUP 2008

Připojování klasických snímačů Dělení může být dle: stupně úpravy signálu bez úpravy - termočlánek, Pt, tenzometry, tachodynamo unifikovaný výstup - 4-20 mA, 0-10 V, speciální unifikovaný výstup - ICP, PWM, kvadraturní charakteru a významu měřené veličiny limitní spínače – koncové dorazy, limitní hlídače, ... procesní veličiny – teplota, tlak, průtok, ... výstupního signálu spojité snímače (4-20 mA, 0-10 V) binární snímače (pasivní - PNP, NPN, aktivní, ...) počtu připojovacích vodičů dvouvodičové (spojité i binární) třívodičové (spojité i binární) čtyřvodičové (tenzometry, Pt snímače teploty, ...) šestivodičové (tenzometry – snímače síly, momentu) MAUP 2008

Typické vstup-výstupní moduly PLC Digitální vstupní moduly počet vstupů 8 nebo 16 log. úrovně vstup. napětí 5V, 12V, 24V, 48V, 120V, 230 V zdroj/zátěž, zachytávání stavů, reakce na změnu Pulsní vstupní moduly snímače s frekvenčním nebo PWM výstupem snímače s kvadraturním výstupem (enkodéry) Digitální výstupní moduly počet výstupů 8 nebo 16 výstup tranzistor s otevřeným kolektorem, relé, proudový zdroj, napětí 24V MAUP 2008

Typické vstup-výstupní moduly PLC Analogové vstupní moduly jednoduché, diferenční uzemněné, diferenční plovoucí vstupní signál 0(4)-20mA, 0(2)-10V, 0(1)-5V, ±0(2)-10V, ±0(4)-20mA rozlišení AD převodníku 8 až 16 bitů speciální moduly pro Pt100, Ni100, Ni120, pro termočlánky, potenciometry, tenzometry, snímače vibrací s ICP Analogové výstupní moduly napěťové výstupy 10 V, proud 4-20mA rozlišení 12bit, 14bit MAUP 2008

Binární limitní snímače Typické aplikace sledování polohy výrobku nebo nástroje kontrola hladiny v zásobnících protikolizní a bezpečnostní systémy, Typické principy indukčnostní, kapacitní optický – průchozí, odrazný ultrazvuk – jednohlavý, dvojhlavý magnetický Výrobci – ifm electronic, Baumer, Peperl-Fuchs, Siemens, AB a desítky dalších MAUP 2008

Binární snímače – připojení k PLC Dvoudrátové snímače (NAMUR) svým chováním odpovídají funkci polovodičového relé Třídrátové snímače - nejběžnější MAUP 2008

Analogové snímače – připojení k PLC Dvoudrátové snímače – pouze 4-20 mA Třídrátové snímače – běžnější výstup 4-20 mA výstup 0-10 V, 0-5 V MAUP 2008

Analogové snímače – připojení k PLC dvoudrátové a třídrátové připojení MAUP 2008

Analogové snímače – připojení k PLC 2 dráty, výbušné prostředí MAUP 2008

Analogové snímače – připojení k PLC 4 dráty MAUP 2008

Analogové snímače – připojení k PLC MAUP 2008

Inkrementální snímače – připojení k PLC MAUP 2008

Interferenční šum v systému šum zanesený do systému z vnějších rušivých zdrojů, např. vyzařování spínaných zdrojů, počítače, tyristorové měniče, radiové vysílače, silové spínače MAUP 2008

Základní principy přenosu rušení MAUP 2008

Hlavní mechanismy vzniku rušení šum vznikající na společné impedanci kapacitně vázaný šum indukčně vázaný šum šum přenášený po napájecím vedení ostatní zdroje – radiové (AM, FM, GSM ...), triboelektrický jev MAUP 2008

Šum vznikající na společné impedanci metody potlačení korektní návrh napájecích obvodů galvanické oddělení – transformátory, optočleny MAUP 2008

Kapacitně vázaný šum metody potlačení potlačení zdrojů šumu vhodně použité stínění (velmi efektivní!) minimalizace vzájemných parazitních kapacit MAUP 2008

Typické hodnoty vzájemné kapacity Popis uspořádání Kapacita člověk stojící na izolaci proti zemi 700 pF napájecí zdroj – st. vstup/ss výstup 100 pF dvoudrátový stíněný kabel – vodiče proti sobě 130 pF/m dvoudrátový stíněný kabel – vodič proti stínění 220 pF/m koaxiální kabel 110 pF/m kapacita mezi kontakty v konektoru 2 pF oddělovací optočlen kapacita mezi vývody 0,5W rezistoru 1,5 pF MAUP 2008

Elektrostatické stínění - zásady stínění připojit na referenční potenciál MAUP 2008

Elektrostatické stínění - zásady stínění připojit pouze na jedné straně !!! MAUP 2008

Elektrostatické stínění - zásady konektory – stínění pospojovat MAUP 2008

Elektrostatické stínění - zásady konektory – stínění pospojovat MAUP 2008

Elektrostatické stínění - zásady samostatné stínění pro každý referenční potenciál MAUP 2008

Indukčně vázané rušení indukčně vázaný šum pečlivé vedení vodičů minimalizující vzájemnou indukčnost stínění z materiálů s vysokou permeabilitou (permaloy) zmenšení plochy smyčky přijímače (kroucený pár, vedení vodičů v blízkosti zemní plochy) potlačení zdrojů rušení (kroucený pár, aktivní stínění) MAUP 2008

Indukčně vázané rušení Zapojení pro napájení zátěže Správně Chybně MAUP 2008

Indukčně vázané rušení Využití stíněného koaxiálního kabelu pro napájení zátěže MAUP 2008

Metody potlačení ostatních typů rušení šum přenášený po napájecím vedení omezovací prvky paralelně k vinutí vypínání proudu při průchodu nulou stínění minimalizace parazitních kapacit ostatní zdroje pevně připevněné vodiče nízkošumové kabely stínění proti vf rušení MAUP 2008